Фотолюминесценция в гетероструктурах на квантовых ямах AlGaAs/GaAs.

Актуальность. Легирование переходными 3d-элементами (Mn, Cr) структур на основе соединений AIIIB V осуществляется с целью управления различными свойствами полупроводниковых материалов. В первую очередь исследователей интересует получение ферромагнитных полупроводниковых слоев, что, как правило, можно реализовать только при высокой концентрации вводимой магнитной примеси (значительно выше предела растворимости).

---

Если понадобилось срочно заказать реферат в Сургуте , Work5 не будет медлить.

---

. Вместе с тем создание приборов спиновой электроники помимо применения ферромагнитных слоев предполагает использование полупроводниковых материалов с достаточно большим временем жизни спина. Для достижения данной задачи было показано, что введение примеси переходных элементов в гетероструктурах на основе полупроводников AIIIB V дает возможность управлять процессами спиновой релаксации. Так, легирование GaAs атомами Mn до уровня NMn ≈ 8 1017 см−3 (ниже предела растворимости ∼ 8 1019 см−3 ) приводит к значительному увеличению времени спиновой релаксации электронов. В работе установлено, что диффузионное вхождение атомов Mn в квантовые ямы (КЯ) GaAs/AlGaAs также приводит к увеличению времени спиновой релаксации. Наконец, легирование полупроводников AIIIB V атомами переходных элементов можно считать «традиционным» приемом для регулирования рекомбинационными характеристиками структур, а именно соотношением времен излучательной и безызлучательной рекомбинации. В настоящее время значительный интерес представляет изучение всех указанных выше применений для квантово-размерных гетероструктур, которые, в свою очередь, активно применяются для создания различных оптических приборов. В данной работе рассмотрена временная эволюция фотолюминесценции в гетероструктурах с двойной квантовой ямой InGaAs : Cr/GaAs и InGaAs/GaAs. Рассмотрены особенности рекомбинационных процессов в структурах и их модуляция в результате легирования атомами Cr. Сопоставление временных зависимостей интенсивности фотолюминесценции для легированных и нелегированных квантовых ям дает возможность существенного повышения рекомбинационного времени жизни за счет изменения встроенного электрического поля в квантовых ямах в результате легирования хромом и соответствующего изгиба зон, создаваемого закреплением уровня Ферми на поверхностных состояниях. Цель исследования – определение особенностей фотолюминесценции в гетероструктурах на квантовых ямах AlGaAs/GaAs. Объект исследования – фотолюминесценция в гетероструктурах на квантовых ямах AlGaAs/GaAs. Предмет исследования – специфические особенности фотолюминесценции в гетероструктурах на квантовых ямах AlGaAs/GaAs. Задачи: - описать специфику фотолюминесценции в гетероструктурах на квантовых ямах AlGaAs/GaAs; - представить особенности фотолюминесценции в гетероструктурах на квантовых ямах AlGaAs/GaAs. Структура работы: введение, основная часть, заключение, список использованной литературы.  

На основе проделанной работы следует отметить, что в случае приповерхностных квантовых ям фоновая концентрация электронов в КЯ играет важную роль в эволюции времени затухания фотолюминесценции. Типичное моноэкспоненциальное поведение, наблюдаемое в квантовых ямах, заменяется в приповерхностной квантовой яме неэкспоненциальным затуханием. Это можно оределять в качестве эффекта изгиба зон, возникающих из-за закрепления уровня Ферми на поверхности. Было определено также, что фотовозбужденные носители экранируют встроенное электрическое поле в квантовых ямах, и оно, в свою очередь, эволюционирует во времени, постепенно меняя время жизни. Также важно отметить, что введение примеси Cr в квантовые ямы InGaAs, в отличие от легирования Mn, позволяет сохранить эффективную оптическую эмиссию, а также контролировать рекомбинационные характеристики. На основе данной работы было установлено, что рассмотрение гетероструктур InAs/GaAs с квантовыми точками, покрытыми сверху различными потенциальными барьерами, показывают, что введение в конструкцию широкозонных барьеров AlGaAs приводит к смещению пика излучения фотолюминесценции основных состояний в квантовых точках InAs в высокоэнергетическую область (синее смещение) и увеличивает интенсивность пика. Представленный эффект обусловлен повышением степени локализации носителей заряда в квантовой яме благодаря увеличению потенциального барьера, образованного широкозонным барьером Alx Ga1-xAs. При осуществлении изменения состава тройного твердого раствора с x = 0,2 до x = 0,4 ат. % оно увеличивает интенсивность пика излучения фотолюминесценции квантовых точек и в то же время приводит к уменьшению его ширины на половине максимума излучения. Рассмотрение результатов исследования темновых вольт-амперных характеристик экспериментальных образцов показывают, что использование широкозонных потенциальных барьеров AlGaAs вместо GaAs приводит к уменьшению напряжения, при котором происходит изменение механизма переноса носителей заряда с термоэмиссионного на туннелирование, стимулированное внешним электрическим полем. Помимо этого, важно отметить, что при использовании потенциального барьера состава Al0,4Ga0,6As позволяет добиться минимального темнового тока 10-9 А в гетероструктурах InAs/GaAs с квантовыми точками.  

1. Блохин Э.Е., Пащенко А.С., Лунин Л.С., Чеботарев С.Н., Алфимова Д.Л. Исследование гетероструктур InAs/GaAs С потенциальными барьерами AlGaAs // НАУКА ЮГА РОССИИ. 2017. Т. 13. № 1. С. 11-17. 2. Болтарь К.О., Бурлаков И.Д., Власов П.В., Лопухин А.А., Чалый В.П., Кацавец Н.И. Прикладная физика // Научно-технический журнал. 2016. № 6. С. 37-49. 3. Бурлаков И.Д., Болтарь К.О., Власов П.В., Лопухин А.А., Торопов А.И., Журавлев К.С., Фадеев В.В. Прикладная физика // Научно-технический журнал. 2016. № 3. С. 58-71. 4. Дорохин М.В., Демина П.Б., Данилов Ю.А., Вихрова О.В., Кузнецов Ю.М., Ведь М.В. Фотолюминесценция с временным разрешением в гетероструктурах ´ с квантовыми ямами InGaAs : Cr/GaAs // Физика и техника полупроводников, 2020. Том 54. № 10. С.1139-1144. 5. Дудин А.Л., Кацавец Н.И., Красовицкий Д.М., Кокин С.В., Чалый В.П., Шуков И.В. Прикладная физика // Научно-технический журнал. 2016. № 6. С. 49-58. 6. Никонов А.В., Скребнева П.С., Яковлева Н.И. Прикладная физика // Научно-технический журнал. 2017. № 1. С. 31-40. 7. Сычева А.В., Сысоева С.Г. / V Международная научно-техническая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов, г. Томск, 5-7 декабря 2016: сборник трудов. – Томск: STT. 2016. C. 245-246.